InSb薄膜分子束外延技术研究

刘 铭，程 鹏，肖 钰，折伟林，尚林涛，巩 锋，周立庆

InSb薄膜分子束外延技术研究

刘 铭，程 鹏，肖 钰，折伟林，尚林涛，巩 锋，周立庆

（华北光电技术研究所，北京100015）

InSb材料由于其优异的光电性能，一直是军事领域重要的红外探测器材料。而高温工作是InSb发展的一个重要方向，开发分子束外延InSb材料是实现高温工作的基础。本文采用分子束外延工艺生长获得了高质量的InSb薄膜，通过金相显微镜、X射线双晶衍射仪、原子力显微镜、SEM和EDX等检测手段对InSb外延膜进行表面缺陷、晶体质量表征和分析，并采用标准的InSb器件工艺制备128×128焦平面探测器芯片进行材料的验证，结果表明该材料性能可以满足制备高性能器件的要求。

InSb外延膜；分子束外延；晶体质量；128×128

1 前 言

第三代的红外探测器逐渐向高性能低成本方向发展，具体可以概括为：高分辨（大面阵和小像元）、先进的读出电路技术（数字化）、高工作温度（＞77K）、高空间均匀性、高稳定性、多光谱。其中实现高温工作红外探测器是第三代红外探测器发展的一个重要分支［1］。

为了提高InSb红外探测器的工作温度，国外已经发展的多种结构的MBE外延型InSb探测器，在InSb衬底上同质外延InSb薄膜，外延薄膜InSb型探测器器件示意图如图1所示，在InSb衬底上外延p＋－n－－n＋结构材料，这样设计（通过控制掺杂浓度和厚度），使吸收区可以达到最高量子效率和最小暗电流［2］。用外延薄膜制作的器件理论上可以使工作温度提高几十度［3］。SCD报道了他们制备的分子束外延InSb材料制备的器件的100K的性能相当于体晶80K性能，如图2所示，并于2007年建立生产线（PICCOLO“C”和GALI）开始进行批量生长。……